火电厂锅炉主汽温度变化原因及控制方法分析

火电厂锅炉主汽温度变化原因及控制方法分析

经济的快速发展，各行各业及人们在生产生活中对电能的需求量有了大幅度的提升，为了保证电能的有效供应，电厂在技术上有了很大的改变。锅炉做为电厂正常生产运营的重要设备，其自身的正常运营是保证电能稳定供应的关键。长期以来，在锅炉运行过程中其主蒸汽温度都是控制的难点。文章对引起主蒸汽温度变化的各种原因进行了分析，并进一步对主汽温度控制的主要方法进行了具体的阐述。

标签：火电厂；锅炉；主汽温度；控制

前言

电厂的正常运行，需要各设备有效的发挥各自的性能，而锅炉做为电厂的重要生产设备，对电厂的稳定安全运行有着极其重要的作用。主蒸汽温度作为锅炉运行过程中重要的输出变量，对其进行严格的控制，不仅可以保证锅炉运行的安全性和稳定性，同时还能有效的保证电能的正常供应，对锅炉的使用寿命将起到了积极的作用。所以可以通过对过热器出口气温的控制来对主蒸汽温度进行调节，从而使其在正常范围内进行运转，这是具有十分重要意义的事情。

1 引起主蒸汽温度变化的各种原因分析

1.1 主蒸汽压力的变化

主蒸汽压力对于过热汽温的影响是通过工质焓升分配和蒸汽比热容的变化实现的，过热蒸汽的比热容受压力影响较大，低压下额定汽温与饱和温度的差值增大，过热汽总焓升就会减小。

1.2 给水温度的影响

当锅炉出力不变时，给水温度的高低对主蒸汽压力的影响是很大的。当锅炉给水温度较低时，则需要较多的燃料，这时炉膛内燃料量较多，炉内总辐射热及出口烟温差则会有所增加，同会导致过热器出口的汽温增加，同时烟气量和传热温差的增加也会使出口的汽温升高，这二者相加起来则会导致过热汽温有大幅度的升高，而且升高的幅度比锅炉单纯增加负荷时要大得多，通常情况下给水温度降低3℃，过热汽温就升高约1℃。

1.3 炉膛火焰中心位置的影响

炉膛出口烟的温度会随着炉膛火焰中心位置的移动而发生变化，越往上移，其出口的烟温则会越高。通常在锅炉运行时，导致其火焰中心位置温度发生的变化的因素较多，大致有以下几点：

第一，煤质。煤质的好坏将会影响火焰燃烧的中心位置变化，大致的影响因素有水分、挥发性、发热量和煤粉细度等。对于较差的煤质，其燃烧及燃尽时都较慢，不仅降低了发热量，同时还会导致最高火焰温度位置向上移动，需要较多的燃料，这样燃料一增加，所产生烟气量也会有所增加，从而使火焰中心的位置发生上移，另一方面，也会导致对流换热量的增加。同时煤粉的粗细也会对煤的燃烧质量产生影响，较粗的煤粉，很难燃净，在燃烧过程中火焰会向炉膛出口处移动。

第二，燃烧器运行方式。燃烧器的投退和负荷分配方式对改变火焰中心位置的影响较大，多层燃烧器，投上层时火焰中心高，反之下移。减少上部二次风量或增大下部二次风量，即二次风的配风方式采用正宝塔配风，会使火焰中心上移。另外，对于摆动式燃烧器抬高或降低，燃烧器摆角也可改变火焰中心位置。

第三，炉底漏风。当炉底的水封受到破坏时，会导致炉底发生漏风的情况，一旦漏风，同时导致燃烧的过程往后推迟，从而使火焰中心的位置提高，致使过热汽温具有非常明显的反映。

1.4 制粉系统投退的影响

目前在电厂中直吹式制粉系统应用的较多，当有一台磨煤机停止运行时，则会导致炉内燃料量和燃烧工况受到较大的影响，使出口烟温和烟气量发生较大的变化，从而导致过热汽温发生波动。

1.5 热面沾污程度的影响

当炉膛内的水冷壁发生结焦情况时，会导致炉内辐射换热量和水冷壁蒸发量都会有所减少，这时出口温度及过热汽温则会有所升高；但当过热器有灰尘堆积时，会使过势器的传热热阻增大，排烟温度升高，但其对流传热量则会减少，从而导致过热汽温降低。

1.6 加减负荷速率的影响

负荷变动过快使汽温发生较大的波动，在动态过程中引起超温。在汽轮机跟随方式下，因燃料量和空气量的剧增，会造成过热器吸热量的增加，蒸汽流量和压力变化的滞后，过热汽焓增高，导致蒸汽温度超过额定值。影响再热汽温和过热汽温的因素基本相同。但是，再热蒸汽压力低，平均汽温高，因而，其比热容小于过热汽，因此，等量蒸汽在获得相同热量时，再热汽温的变化比过热蒸汽要大。所以，当工况变动时，再热汽温比过热汽温更敏感。

2 主汽温度的控制的主要方法

2.1 经典控制理论基础上的主汽温度控制方法

在运行状况发生较大变化的情况下，过热汽温对象的动态特性以及模型参数

将会受到明显影响。常规PID控制是目前被普遍采用的一种方法，但是由于其自身存在的缺点和不足之处使其难以建立起精确的数学模型，仅仅依靠PID控制，无论PID参数如何匹配，也很难使蒸汽温度适应各种扰动的变化。所以常规PID控制方法获得的控制效果并不是十分让人满意。针对常规PID控制的固有缺点，研究人员提出了一系列的改进方法，设置了相应的相位补偿，前馈补偿控制，分段控制等。但是，这些措施的改进和出现，还是没有从根本上使控制效果令人满意。究其原因，它们无法对系统的内部动态参数进行直接有效地控制。

2.2 以现代控制理论为基础的主汽温度控制方法

虽然利用现代控制理论在对主汽温度控制方面确实可以有效的解决系统的可控性、可观测性和稳定性等一些较为复杂的控制问题，但以现代控制理论为基础的一些控制方法在工程实际应用中还存在着一定的缺陷，这些存在的问题不解决，还无法达到控制的优越性。基于现代控制理论的主汽温度控制方法主要包括状态变量控制，预测控制，Smith预估控制，自适应控制等。

2.3 智能控制

目前随着科技的发展，智能控制作为一种现代化的高科技理论和技术，成功的突破了传统控制方法的束缚，使传统控制方法得以进一步的拓展，使其从低级阶段开始向高级阶段进行发展，其不仅具有自身独特的优势，同时其控制对象的范围也有了较大的变化。使在传统控制方法下难以解决的问题得到了有效的解决，对于主汽温度控制来讲，智能控制主要包括应用人工智能、开发专家控制系统、人工神经网络控制系统和模型控制系统等计算机科学的最新技术。

3 结束语

随着电厂的不断发展，锅炉成为人们着力研究的重要目标，锅炉的控制工作一直都是最大的难点，业内人士一直在不断的以其更为精准和高效的手段来实现对锅炉的控制研究，一直在寻找一种更为有效的方法，从而保证锅炉在运行时的安全性和稳定性。目前虽然在科技快速发展的带动下，一些智能的控制方法在理念上的研究已取得了实际的效果，但由于实际工程中存在着的一些问题，这些智能技术一直没有在实际控制工作中得以应用，还处于实验室阶段。相信随着研究的不断深入和成熟，很快将运用到实际生产当中，实现对锅炉的有效控制。

参考文献

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